KR102604931B1 - Surface modification method of quantum dot material and quantum dot optical member for LED lighting using the same - Google Patents
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Abstract
양자점 소재의 표면 개질 방법에 관하여 개시한다. 본 발명은, 양자점 소재의 합성 단계에서 리간드 치환을 통해 양자점 소재의 표면을 개질하는 양자점 소재의 표면 개질 방법에 있어서, 상기 양자점 소재의 합성 단계에서 표면 리간드 형성을 위해 OH 수산기를 가지는 계면조절제를 사용하여 양자점 소재의 표면을 개질할 수 있다.Disclosed is a method for modifying the surface of a quantum dot material. The present invention relates to a method for modifying the surface of a quantum dot material through ligand substitution in the synthesis step of the quantum dot material, using an interface modifier having an OH hydroxyl group to form a surface ligand in the synthesis step of the quantum dot material. Thus, the surface of the quantum dot material can be modified.
Description
본 발명은 소수성의 CH3 메틸기와 친수성의 OH 수산기의 화학구조를 동시에 가진 계면조절제를 양자점 합성용액에 첨가함으로써 리간드 치환으로 양자점 소재의 표면을 개질하는 것에 관한 것이다.The present invention relates to modifying the surface of a quantum dot material through ligand substitution by adding a surfactant having both the chemical structure of a hydrophobic CH 3 methyl group and a hydrophilic OH hydroxyl group to the quantum dot synthesis solution.
양자점(Quantum Dot) 소재는 수 나노미터(nm) 크기를 가지고, 전기 혹은 광 에너지를 통해 구성된 입자들이 가지는 특유의 에너지 준위에 해당하는 파장으로 빛을 변환시키는 기능을 가지며 코어(Core)/쉘(Shell)/리간드(Ligand)의 구성 형태를 가진 반도체 소재를 의미하고 있는데, 이러한 양자점 소재는 대표적으로 광원 모듈에 응용되고 있다. 예를 들면, 광원 모듈에 적용되는 경우 합성광의 상관 색온도가 2700K 이상 7100K 이하이면서 합성광의 분광 분포가 400nm~460nm의 파장 영역에 제1 극대치를 가지고, 460nm~780nm의 파장 영역을 형성할 수 있다. 또한 양자점 소재로 가시광 전 영역에 대한 파장을 형성할 수 있으며 광원 모듈에 있어서는 광원색이 주광색이면서도 생체의 멜라토닌 분비 효과의 조절을 통한 인간의 생체리듬에 긍정적인 인간중심형 조명기술의 구현이 가능하며 피부 외관의 좋은 점 및 연색성 향상을 도모하는 것도 가능하므로 양자점 소재를 필름 혹은 렌즈와 같은 고정된 형태의 중간재 가공을 통해 조명, 디스플레이 등의 제품에 적용함으로써 광학적 특성을 개선시킬 수 있는 것으로 알려져 있다(국내등록특허 제10-2106226호 참조). 현재 양자점 합성 단계에서 표면 리간드 형성을 위해 여러 동물성, 식물성 지방에 들어있는 불포화지방산의 하나로 알려진 올레산(oleic acid)을 주로 사용하고 있다. 화학식은 CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH 이며 공기중에서 천천히 산화되는 성질을 가지고 있어, 보통 이러한 분해에 대비하기 위해 클로로폼에 1mL당 50mg 정도를 용해하여 보관하는 방법을 사용하고 있으며, 올레산은 CH3의 메틸기와 COOH의 카르복실기를 동시에 가진 구조로, 불포화지방산 물질이며, 특유의 유분성에 의해 실리콘 경화제나 아크릴 경화제 내에서 경화불량을 일으키는 원인이 되기도 한다. 이에 따라 양자점 소재의 합성공정이 완료된 후 톨루엔, 아세톤, 메탄올 용매를 섞어 수차례 이상의 원심분리를 통해 유분을 제거하는 과정을 필요로하고, 이때 원심분리 과정에서 양자점 소재의 손실에 따른 수율저하 및 양자점 구성요소의 파괴에 따른 양자효율의 감소, 공정시간의 증가를 수반하는 한계가 있다. 이에 따라, 양자점 소재의 합성 단계에서 표면 리간드 형성을 위해 사용되고 있는 올레산의 기능적 한계를 극복할 수 새로운 대체 방법을 필요로 하고 있다.Quantum dot material has a size of several nanometers (nm) and has the function of converting light into a wavelength corresponding to the unique energy level of particles composed of electrical or optical energy, and has a core/shell (Core/Shell) It refers to a semiconductor material with a shell/ligand composition, and these quantum dot materials are typically applied to light source modules. For example, when applied to a light source module, the correlated color temperature of the synthetic light is 2700K or more and 7100K or less, and the spectral distribution of the synthetic light has a first maximum in the wavelength range of 400nm to 460nm, forming a wavelength range of 460nm to 780nm. In addition, the quantum dot material can form wavelengths in the entire visible light range, and in the light source module, the light source color is daylight, but it is possible to implement a human-centered lighting technology that is positive for the human biorhythm by controlling the body's melatonin secretion effect, It is also possible to improve appearance and color rendering, so it is known that optical properties can be improved by applying quantum dot materials to products such as lighting and displays through the processing of fixed intermediate materials such as films or lenses. (Refer to Registered Patent No. 10-2106226). Currently, oleic acid, known as one of the unsaturated fatty acids contained in various animal and vegetable fats, is mainly used to form surface ligands in the quantum dot synthesis stage. Its chemical formula is CH 3 (CH 2 ) 7 CH=CH(CH 2 ) 7 COOH, and it has the property of being slowly oxidized in the air. To prepare for this decomposition, it is usually stored by dissolving about 50 mg per 1 mL in chloroform. Oleic acid has a structure that contains both a methyl group of CH 3 and a carboxyl group of COOH, and is an unsaturated fatty acid. Due to its unique oily nature, it can cause curing failure in silicone or acrylic hardeners. Accordingly, after the synthesis process of the quantum dot material is completed, it is necessary to mix toluene, acetone, and methanol solvents and centrifuge them several times to remove oil. At this time, the yield decreases due to the loss of the quantum dot material and the quantum dots during the centrifugation process. There are limitations that involve a decrease in quantum efficiency and an increase in process time due to the destruction of components. Accordingly, a new alternative method is needed to overcome the functional limitations of oleic acid, which is used to form surface ligands in the synthesis stage of quantum dot materials.
본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 양자점 소재의 합성 단계에서 표면 리간드 형성을 위해 사용되고 있는 올레산을 OH 수산기를 가지는 계면조절제로 대체함으로써 보다 안정된 소재의 합성 및 중간재 공정을 확보하는데 있다.One of the technical problems to be solved by the present invention is to secure a more stable material synthesis and intermediate material process by replacing oleic acid, which is used to form surface ligands in the synthesis stage of quantum dot materials, with an interface modifier having an OH hydroxyl group.
본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제 중 하나는, 소수성의 CH3 메틸기와 친수성의 OH 수산기의 화학구조를 동시에 가진 계면조절제 물질을 양자점 합성용액에 첨가함으로써 리간드 치환으로 양자점 소재의 표면을 효과적으로 개질하는데 있다.One of the technical problems to be solved by the present invention is to effectively modify the surface of the quantum dot material through ligand substitution by adding a surface modifier material that has the chemical structure of both a hydrophobic CH 3 methyl group and a hydrophilic OH hydroxyl group to the quantum dot synthesis solution. .
상기 목적들은, 본 발명에 따르면, 양자점 소재의 합성 단계에서 리간드 치환을 통해 양자점 소재의 표면을 개질하는 양자점 소재의 표면 개질 방법에 있어서, 상기 양자점 소재의 합성 단계에서 표면 리간드 형성을 위해 OH 수산기를 가지는 계면조절제를 사용하여 양자점 소재의 표면을 개질하는 것을 특징으로 하는 양자점 소재의 표면 개질 방법으로부터 달성될 수 있다.The above objectives are, according to the present invention, in the method of modifying the surface of a quantum dot material through ligand substitution in the synthesis step of the quantum dot material, an OH hydroxyl group is added to form a surface ligand in the synthesis step of the quantum dot material. This can be achieved from a method of modifying the surface of a quantum dot material, which is characterized in that the surface of the quantum dot material is modified using an interface modifier.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 양자점 소재의 계면조절제로서 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르를 포함하여 메틸기와 수산기를 동시에 갖는 물질들 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질을 양자점 소재의 계면조절제로 사용하여 양자점 소재의 표면을 리간드 치환으로 개질할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, as an interface regulator of the quantum dot material, one or more materials selected from materials having both a methyl group and a hydroxyl group, including polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether, are applied to the interface of the quantum dot material. By using it as a modifier, the surface of the quantum dot material can be modified by ligand substitution.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 양자점 소재의 계면조절제는, 상기 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르(Polyoxyethylenel Tridecyl Ether)와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르(Polyoxyethylene lauryl ether)를 1:1의 중량비로 혼합하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 혼합된 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르 혼합물에 입자 침전을 억제하기 위한 분산제를 첨가하되, 상기 분산제는 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르의 분산 효율을 위해 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르의 브랜딩이 완료된 이후에 투입하는 제2 단계; 상기 제1 및 제2 단계를 거친 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르 혼합물에 가교제로서 실리콘 오일을 첨가하는 제3 단계; 및 촉매제로서 디메틸에탄올아민, 디메틸시클로아민 중 어느 하나의 아민계 촉매를 첨가제로 투입하는 제4 단계;를 순차적으로 수행하여 상기 계면조절제를 제조할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the interface regulator of the quantum dot material is an agent that mixes polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether at a weight ratio of 1:1. Level 1; A dispersant to suppress particle precipitation is added to the mixture of polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether mixed in the first step, wherein the dispersant is a mixture of polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether. A second step of adding polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether after branding is completed for dispersion efficiency; A third step of adding silicone oil as a crosslinking agent to the mixture of polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether that has undergone the first and second steps; and a fourth step of adding an amine-based catalyst such as dimethylethanolamine or dimethylcycloamine as an additive as a catalyst. The interface regulator can be manufactured by sequentially performing the steps.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제3 단계에서, 상기 실리콘 오일의 투입에서, 실리콘 오일의 사용량은 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르가 혼합된 혼합물 100중량부에 대하여 0.1중량부를 투입하여 계면조절제를 제조할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the third step, when adding the silicone oil, the amount of silicone oil used is 0.1 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture of polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether. A surfactant can be manufactured by adding part.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제4 단계에서, 상기 아민계 촉매의 투입에서, 아민계 촉매의 사용량은 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르가 혼합된 혼합물 100중량부에 대하여 2~4중량부를 투입하여 계면조절제를 제조할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the fourth step, when the amine-based catalyst is added, the amount of the amine-based catalyst used is 100 parts by weight of the mixture of polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether. The interface regulator can be manufactured by adding 2 to 4 parts by weight.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제4 단계 이후, 분산제를 투입하여 양자점 간의 응집현상을 줄이고 분산성을 향상시키도록 계면조절제를 제조하되, 상기 분산제의 사용량은 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르가 혼합된 혼합물 100중량부에 대하여 1~4중량부를 투입하는 제5 단계;를 포함하여 계면조절제를 제조할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, after the fourth step, a dispersant is added to prepare an interface regulator to reduce agglomeration between quantum dots and improve dispersibility, and the amount of the dispersant used is polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxy The surfactant can be prepared including a fifth step of adding 1 to 4 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture of ethylene lauryl ether.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 양자점 소재의 계면조절제는 고도의 분자구조를 가진 탄소수 13의 트리데실알코올로부터 유도된 폴리옥시에틸렌트리데실에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르 혼합물 이외에 폴리옥시에틸렌 올레일 아민 에테르, 폴리옥시에틸렌 5 헵틸 에테르, 폴리옥시에틸렌 4 헵틸 에테르, 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르, 폴리에틸렌글리콜터트-옥틸페닐에테르 중에서 선택된 어느 1종 또는 1종 이상을 혼합하여 양자점 소재의 계면조절제로 사용할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the interface modifier for the quantum dot material is polyoxyethylene oleyl in addition to a mixture of polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether derived from tridecyl alcohol with a high molecular structure of 13 carbon atoms. One or more types selected from amine ether, polyoxyethylene 5-heptyl ether, polyoxyethylene 4-heptyl ether, polyoxyethylene nonylphenyl ether, and polyethylene glycol tert-octylphenyl ether can be used as an interface modifier for quantum dot materials. You can.
본 발명의 실시예에 따르면, 제조된 계면조절제와 양자점 소재를 용액 형태로 합성하되, 상기 양자점 소재를 내부가 비어있는 중공 실리카와 교반하여 분말 형태로 가공하거나 또는 용액상태 그대로 무기형광체를 첨가하여 경화제에 섞어서 필름 또는 렌즈와 같은 고정된 형태의 중간재로 가공한 후, 조명 및 디스플레이 제품에 적용하여, 광학적 특성을 개선할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the prepared interface modifier and quantum dot material are synthesized in the form of a solution, and the quantum dot material is stirred with hollow silica and processed into powder form, or an inorganic phosphor is added as is in the solution to provide a curing agent. It can be mixed and processed into fixed intermediate materials such as films or lenses, and then applied to lighting and display products to improve optical properties.
본 발명의 실시예에 따르면, 리간드 치환에 따른 양자점 소재의 표면 개질 방법을 통해 합성한 양자점 소재를 이용하여 양자점 필름 형태로 중간소재를 제조한 후, 상기 양자점 필름을 조명 모듈에 적용할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an intermediate material in the form of a quantum dot film is manufactured using a quantum dot material synthesized through a method of surface modification of the quantum dot material according to ligand substitution, and then the quantum dot film can be applied to a lighting module.
본 발명의 실시예에 따르면, 리간드 치환에 따른 양자점 소재의 표면 개질 방법을 통해 합성한 양자점을 이용, 양자점 렌즈 형태로 중간소재를 제조한 후, 상기 양자점 렌즈를 조명 모듈에 적용할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, an intermediate material in the form of a quantum dot lens is manufactured using quantum dots synthesized through a method of surface modification of the quantum dot material according to ligand substitution, and then the quantum dot lens can be applied to a lighting module.
본 발명은, 양자점 소재의 합성 단계에서 표면 리간드 형성을 위해 사용되고 있는 올레산을 OH 수산기를 가지는 계면조절제로 대체함으로써 보다 안정된 소재의 합성에 따른 필요 정제횟수 감소에 따라 효율감소 요인을 배제하는 동시에, 경화상태가 우수한 중간재 공정을 확보할 수 있는 효과가 있다.The present invention replaces oleic acid, which is used to form surface ligands in the synthesis stage of quantum dot materials, with an interface modifier having an OH hydroxyl group, thereby eliminating factors that reduce efficiency due to a reduction in the number of purifications required due to the synthesis of more stable materials, while simultaneously curing the material. It has the effect of securing a process for intermediate goods in excellent condition.
또한, 본 발명은, 소수성의 CH3 메틸기와 친수성의 OH 수산기의 화학구조를 동시에 가진 계면조절제 물질을 양자점 합성용액에 첨가함으로써 리간드 치환으로 양자점 소재의 표면을 효과적으로 개질하는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of effectively modifying the surface of the quantum dot material through ligand substitution by adding a surface modifier material having the chemical structure of a hydrophobic CH 3 methyl group and a hydrophilic OH hydroxyl group to the quantum dot synthesis solution.
도 1은 원소의 이온 공유결합 종류에 따른 격자상수 및 밴드 갭 에너지 분포도의 예시이다.
도 2는 양자점의 크기에 따른 파장변환 특성 및 소재의 구조를 보인 예시이다.
도 3은 양자점 소재에서 리간드 형성 전구체 역할을 하는 올레산의 화학구조를 보인 예시이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 분자구조 양단에 소수성의 메틸기(CH3)와 친수성의 수산기(OH)의 형태를 동시에 가지는 계면조절제에 의한 리간드 치환을 설명하는 예시이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 개질된 양자점 소재를 활용하는 LED조명용 양자점 광학부재가 적용된 LED 조명 스펙트럼을 나타낸 예시이다.
도 6은 U'-V' 영역의 색좌표 내에 설정된 맥아담 타원 및 사각형 그래프의 예시이다.Figure 1 is an example of the lattice constant and band gap energy distribution according to the type of ionic covalent bond of the element.
Figure 2 is an example showing the wavelength conversion characteristics and material structure according to the size of quantum dots.
Figure 3 is an example showing the chemical structure of oleic acid, which serves as a precursor for forming ligands in quantum dot materials.
Figure 4 is an example illustrating ligand substitution by a surfactant that has both a hydrophobic methyl group (CH3) and a hydrophilic hydroxyl group (OH) at both ends of the molecular structure according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is an example showing the LED lighting spectrum to which a quantum dot optical member for LED lighting using a modified quantum dot material according to an embodiment of the present invention is applied.
Figure 6 is an example of MacAdam's elliptical and square graphs set within the color coordinates of the U'-V' region.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 '양자점 소재의 표면 개질 방법 및 이를 활용하는 LED조명용 양자점 광학부재'를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the 'surface modification method of quantum dot material and quantum dot optical member for LED lighting using the same' according to a preferred embodiment of the present invention will be described as follows.
본 발명의 설명에 앞서, 먼저, 양자점(Quantum Dot) 소재는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 나노미터(nm) 크기를 가지고, 전기 혹은 광 에너지를 통해 구성된 입자들이 가지는 특유의 에너지 준위에 해당하는 파장으로 빛을 변환시키는 기능을 가지며 코어(Core)/쉘(Shell)/리간드(Ligand)의 구성 형태를 가진 반도체 소재일 수 있다.Before explaining the present invention, first, quantum dot material has a nanometer (nm) size, as shown in Figures 1 and 2, and has a unique energy level of particles composed of electric or optical energy. It has the function of converting light into the corresponding wavelength and may be a semiconductor material with a core/shell/ligand configuration.
도 1은 원소의 이온 공유결합 종류에 따른 격자상수 및 밴드 갭 에너지 분포도의 예시이다.Figure 1 is an example of the lattice constant and band gap energy distribution according to the type of ionic covalent bond of the element.
도 1에 도시된 바와 같이, 합성되는 양자점 소재는 주기율표 상 단일 IV족, III-V족, II-VI족, IV-VI족 원소 간의 이온 공유결합의 형태의 조합으로 구성되며 먼저 특정 파장의 구현을 위해서는 원소 간 결합에 따른 밴드 갭 에너지를 확인한 후 코어를 설계한다.As shown in Figure 1, the synthesized quantum dot material is composed of a combination of ionic covalent bonds between single group IV, group III-V, group II-VI, and group IV-VI elements on the periodic table, and is first implemented at a specific wavelength. For this purpose, the core is designed after checking the band gap energy according to the bond between elements.
도 2는 양자점의 크기에 따른 파장변환 특성 및 소재의 구조를 보인 예시이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 코어는 양자점 소재의 가장 내부에 있는 구조로서 발광영역에 해당하는 부분이다. 코어의 형성이 완료된 상태에서는 해당 원자의 조합이 가지는 격자상수 크기를 고려하여 코어 주변에 쉘을 형성하여야 하는데, 쉘은 앞서 형성된 코어의 산화를 방지함과 동시에 표면의 트랩(Trap) 에너지 준위를 줄일 수 있으며, 이를 통해 광량자를 코어에 집중시켜 양자 효율을 높일 수 있다. 그리고 코어-쉘 구조가 형성된 후, 양자점 소재 간 응집현상을 방지하고 용액 내 분산성을 개선시키기 위해 리간드 기능화 과정이 필요하며, 리간드 소재의 처리에 따른 표면 개질 특성에 의해 양자점 소재의 전기적, 광학적 성질을 다르게 변화시킬 수 있다.Figure 2 is an example showing the wavelength conversion characteristics and material structure according to the size of quantum dots. As shown in Figure 2, the core is the innermost structure of the quantum dot material and corresponds to the light-emitting area. When the formation of the core is completed, a shell must be formed around the core taking into account the size of the lattice constant of the corresponding atomic combination. The shell prevents oxidation of the previously formed core and reduces the trap energy level on the surface. Through this, quantum efficiency can be increased by concentrating photons into the core. After the core-shell structure is formed, a ligand functionalization process is necessary to prevent aggregation between quantum dot materials and improve dispersibility in solution, and the electrical and optical properties of the quantum dot material are improved by surface modification characteristics according to treatment of the ligand material. can be changed differently.
양자점 합성 단계에서 표면 리간드 형성을 위해 기존에는 여러 동물성, 식물성 지방에 들어있는 불포화지방산의 하나로 알려진 올레산(oleic acid)을 주로 사용하고 있다.To form surface ligands in the quantum dot synthesis stage, oleic acid, known as one of the unsaturated fatty acids contained in various animal and vegetable fats, is mainly used.
도 3은 양자점 소재에서 리간드 형성 전구체 역할을 하는 올레산의 화학구조를 보인 예시이다.Figure 3 is an example showing the chemical structure of oleic acid, which serves as a precursor for forming ligands in quantum dot materials.
도 3에 도시된 바와 같이, 양자점 합성 단계에서 표면 리간드 형성을 위해 현재 주로 사용되고 있는 여러 동물성, 식물성 지방에 들어있는 불포화지방산의 하나로 알려진 올레산(oleic acid)은 화학식이 CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH 이며 공기중에서 천천히 산화되는 성질을 가지고 있어, 보통 이러한 분해에 대비하기 위해 클로로폼에 1mL당 50mg 정도를 용해하여 보관하는 방법을 사용하고 있으며, 올레산은 CH3의 메틸기와 COOH의 카르복실기를 동시에 가진 구조로, 불포화지방산 물질이며, 특유의 유분성에 의해 실리콘 경화제나 아크릴 경화제 내에서 경화불량을 일으키는 원인이 되고 있으며, 특유의 유분성에 의해 실리콘 경화제나 아크릴 경화제 내에서 경화불량을 일으키는 원인이 되고 있다.As shown in Figure 3, oleic acid, known as one of the unsaturated fatty acids contained in various animal and vegetable fats and currently mainly used to form surface ligands in the quantum dot synthesis stage, has the chemical formula CH 3 (CH 2 ) 7 CH =CH(CH 2 ) 7 COOH and has the property of being slowly oxidized in the air, so to prepare for this decomposition, a method of dissolving about 50 mg per 1 mL in chloroform and storing it is usually used. Oleic acid is a methyl group of CH 3 . It has a structure that contains carboxyl groups of both COOH and COOH, and is an unsaturated fatty acid material. Due to its unique oily nature, it causes curing failure in silicone or acrylic hardeners. Due to its unique oily nature, it causes curing failure in silicone or acrylic hardeners. It is causing.
따라서, 합성공정이 완료된 후 톨루엔, 아세톤, 메탄올 용매를 섞어 수차례 이상의 원심분리를 통해 유분을 제거하는 과정을 필요로하고, 이때 원심분리 과정에서 양자점 소재의 손실에 따른 수율저하 및 양자점 구성요소의 파괴에 따른 양자효율의 감소, 공정시간의 증가를 필수적으로 수반하는 문제가 있는 바, 양자점 합성 단계에서 표면 리간드 형성을 위해 사용되고 있는 올레산의 기능적 한계를 극복할 수 새로운 대체 방법을 필요로 하고 있다.Therefore, after the synthesis process is completed, it is necessary to mix toluene, acetone, and methanol solvents and centrifuge them several times to remove oil. At this time, the yield decreases due to the loss of the quantum dot material and the loss of quantum dot components during the centrifugation process. As there are problems that inevitably entail a decrease in quantum efficiency due to destruction and an increase in process time, a new alternative method is needed to overcome the functional limitations of oleic acid, which is used to form surface ligands in the quantum dot synthesis stage.
이에 따라, 본 발명에서는, 양자점 소재의 합성 단계에서 표면 리간드 형성을 위해 사용되고 있는 올레산을 OH 수산기를 가지는 계면조절제로 대체함으로써 보다 안정된 소재의 합성 및 유효한 중간재 공정을 확보할 수 있는 리간드 치환에 따른 양자점 소재의 표면 개질 방법을 제시한다.Accordingly, in the present invention, by replacing oleic acid, which is used to form surface ligands in the synthesis stage of quantum dot materials, with an interface modifier having an OH hydroxyl group, quantum dots based on ligand substitution can secure more stable material synthesis and an effective intermediate material process. A method for surface modification of materials is presented.
또한, 본 발명에서는, 소수성의 CH3 메틸기와 친수성의 OH 수산기의 화학구조를 동시에 가진 계면조절제 물질을 양자점 합성용액에 첨가함으로써 리간드 치환으로 양자점 소재의 표면을 효과적으로 개질하는 리간드 치환에 따른 양자점 소재의 표면 개질 방법을 제시한다.In addition, in the present invention, a surfactant material having the chemical structure of a hydrophobic CH 3 methyl group and a hydrophilic OH hydroxyl group is added to the quantum dot synthesis solution to effectively modify the surface of the quantum dot material through ligand substitution. A surface modification method is presented.
또한, 본 발명에서는, 양자점 소재를 필름 혹은 렌즈와 같은 고정된 형태의 중간재로의 가공을 통해 조명, 디스플레이 등의 제품에 적용함으로써 광학적 특성을 개선시키고, 다양한 응용분야 중에서도, 현재까지 LED 산업시장에서 가장 큰 비중을 차지하는 실내조명의 광특성 개선을 위한 리간드 치환에 따른 양자점 소재의 표면 개질 방법을 제시한다.In addition, in the present invention, optical properties are improved by applying quantum dot materials to products such as lighting and displays through processing into fixed intermediate materials such as films or lenses. Among various application fields, the LED industrial market has been used to date. We present a method of surface modification of quantum dot materials by ligand substitution to improve the optical properties of indoor lighting, which accounts for the largest proportion.
또한, 본 발명에서는, LED 조명에서 나오는 파장은 각각의 영역별로 인체 및 조명의 특성에 기인하는 고유한 역할을 가지도록 하고, 이를 위해 인체에 부정적인 코발트 블루(Covalt Blue) 파장은 광변환 소재가 적용된 필름 또는 렌즈를 이용하여 파장을 감소시키는 한편, 조명 모듈 내 LED 빛의 발광경로에 광변환 소재를 적용함으로써 광치료 및 효율증대, 색편차 개선, 연색지수 증가를 위한 최적 조건을 도출하여 LED 조명의 특성을 개선하는 개질된 양자점 소재를 활용하는 LED조명용 양자점 광학부재를 제시한다.In addition, in the present invention, the wavelength emitted from LED lighting has a unique role due to the characteristics of the human body and lighting in each area, and for this purpose, the cobalt blue wavelength, which is negative for the human body, is used with a light conversion material. By reducing the wavelength using a film or lens, and applying a light conversion material to the emission path of the LED light within the lighting module, optimal conditions for phototherapy and efficiency increase, color deviation improvement, and color rendering index are derived, thereby deriving the characteristics of LED lighting. We present a quantum dot optical member for LED lighting that utilizes a modified quantum dot material that improves .
본 발명은, 소수성의 CH3 메틸기와 친수성의 OH 수산기의 화학구조를 동시에 가진 계면조절제를 양자점 합성용액에 첨가함으로써, 리간드 치환에 따라 양자점 소재의 표면을 효과적으로 개질할 수 있게된다.In the present invention, the surface of the quantum dot material can be effectively modified by ligand substitution by adding an interface modifier having the chemical structure of a hydrophobic CH3 methyl group and a hydrophilic OH hydroxyl group to the quantum dot synthesis solution.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 '양자점 소재의 표면 개질 방법 및 이를 활용하는 LED조명용 양자점 광학부재'를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The 'surface modification method of quantum dot material and quantum dot optical member for LED lighting using the same' according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail as follows.
본 발명에 따른 양자점 소재의 표면 개질 방법은, 양자점 소재의 합성 단계에서 리간드 치환을 통해 양자점 소재의 표면을 개질하는 양자점 소재의 표면 개질 방법에 있어서, 양자점 소재의 합성 단계에서 표면 리간드 형성을 위해 OH 수산기를 가지는 계면조절제를 사용하여 양자점 소재의 표면을 개질하도록 구성될 수 있다.The method for modifying the surface of a quantum dot material according to the present invention is to modify the surface of the quantum dot material through ligand substitution in the synthesis step of the quantum dot material. In the method of modifying the surface of the quantum dot material, OH is used to form a surface ligand in the synthesis step of the quantum dot material. It can be configured to modify the surface of the quantum dot material using an interface modifier having a hydroxyl group.
또한, 본 발명에 따른 양자점 소재의 표면 개질 방법은, 양자점 소재의 계면조절제로서 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르를 포함하여 메틸기와 수산기를 동시에 갖는 물질들 중에서 선택된 어느 하나 이상의 물질을 양자점 소재의 계면조절제로 사용하여 양자점 소재의 표면을 리간드 치환으로 개질하도록 구성될 수 있다.In addition, the method of modifying the surface of the quantum dot material according to the present invention uses one or more substances selected from materials having both a methyl group and a hydroxyl group, including polyoxyethylene tridecyl ether, as an interface modifier of the quantum dot material. It can be configured to modify the surface of the quantum dot material by ligand substitution.
또한, 양자점 소재의 계면조절제는, 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르(Polyoxyethylenel Tridecyl Ether)와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르(Polyoxyethylene lauryl ether)를 1:1의 중량비로 혼합하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 혼합된 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르 혼합물에 입자 침전을 억제하기 위한 분산제를 첨가하되, 상기 분산제는 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르의 분산 효율을 위해 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르의 브랜딩이 완료된 이후에 투입하는 제2 단계; 상기 제1 및 제2 단계를 거친 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르 혼합물에 가교제로서 실리콘 오일을 첨가하는 제3 단계; 및 촉매제로서 디메틸에탄올아민, 디메틸시클로아민 중 어느 하나의 아민계 촉매를 첨가제로 투입하는 제4 단계;를 순차적으로 수행하여 계면조절제로 제조하여 양자점 소재의 계면조절제로 사용될 수 있다.In addition, the interface modifier for quantum dot materials includes a first step of mixing polyoxyethylenel tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether at a weight ratio of 1:1; A dispersant to suppress particle precipitation is added to the mixture of polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether mixed in the first step, wherein the dispersant is a mixture of polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether. A second step of adding polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether after branding is completed for dispersion efficiency; A third step of adding silicone oil as a crosslinking agent to the mixture of polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether that has undergone the first and second steps; And a fourth step of adding an amine-based catalyst such as dimethylethanolamine or dimethylcycloamine as an additive as a catalyst; is performed sequentially to prepare an interface regulator and can be used as an interface regulator for quantum dot materials.
또한, 양자점 소재의 계면조절제의 제조에 있어서, 상기 제3 단계의 상기 실리콘 오일의 투입에서, 실리콘 오일의 사용량은 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르가 혼합된 혼합물 100중량부에 대하여 0.1중량부를 투입하는 것이 바람직하다.In addition, in the production of an interface modifier for quantum dot materials, when adding the silicone oil in the third step, the amount of silicone oil used is 100 parts by weight of a mixture of polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether. It is preferable to add 0.1 part by weight.
상기 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르가 혼합된 혼합물 100중량부에 대하여, 계면조절제의 안정을 위하여 투입하는 실리콘 오일의 양이 0.1중량부이하이면, 안정화 성능이 저하될 수 있고, 0.1중량부를 초과하면 안정화를 위한 친밀도가 낮아질 수 있다. 이에 따라, 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르가 혼합된 혼합물 100중량부에 대하여, 투입하는 실리콘 오일의 양은 0.1중량부로 조절하여 투입하는 것이 바람직할 수 있다.If the amount of silicone oil added to stabilize the surfactant is less than 0.1 part by weight based on 100 parts by weight of the mixture of polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether, stabilization performance may be reduced. , if it exceeds 0.1 part by weight, the intimacy for stabilization may be lowered. Accordingly, it may be desirable to adjust the amount of silicone oil added to 0.1 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture of polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether.
또한, 양자점 소재의 계면조절제의 제조에 있어서, 상기 제4 단계의 상기 아민계 촉매의 투입에서, 아민계 촉매의 사용량은 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르가 혼합된 혼합물 100중량부에 대하여 2~4중량부를 투입하는 것이 바람직하다.In addition, in the production of an interface modifier for quantum dot materials, in the addition of the amine-based catalyst in the fourth step, the amount of the amine-based catalyst used is 100 weight of a mixture of polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether. It is preferable to add 2 to 4 parts by weight.
상기 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르가 혼합된 혼합물 100중량부에 대하여, 계면조절제의 혼합 촉진을 위하여 투입하는 아민계 촉매의 양이 2중량부이하이면, 혼합물의 혼합 촉진 성능이 저하될 수 있고, 4중량부를 초과하면 촉매의 과잉으로 혼합 조성이 불안정해질 수 있다.If the amount of the amine catalyst added to promote mixing of the surfactant is 2 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the mixture of polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether, the mixing promotion performance of the mixture This may decrease, and if it exceeds 4 parts by weight, the mixing composition may become unstable due to excess catalyst.
이에 따라, 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르가 혼합된 혼합물 100중량부에 대하여, 투입하는 아민계 촉매의 양은 2~4중량부로 조절하여 투입하는 것이 바람직할 수 있다.Accordingly, it may be desirable to adjust the amount of the amine-based catalyst added to 2 to 4 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture of polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether.
또한, 양자점 소재의 계면조절제의 제조에 있어서, 상기 제4 단계 이후, 분산제를 투입하여 양자점 간의 응집현상을 줄이고 분산성을 향상시키도록 계면조절제를 제조하되, 상기 분산제의 사용량은 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르가 혼합된 혼합물 100중량부에 대하여 1~4중량부를 투입하는 제5 단계를 포함하여 양자점 소재의 계면조절제를 제조하는 것이 바람직하다.In addition, in the production of an interface modifier for quantum dot materials, after the fourth step, a dispersant is added to reduce agglomeration between quantum dots and improve dispersibility. The amount of the dispersant used is polyoxyethylene tridecyl It is preferable to prepare an interface regulator for quantum dot materials, including a fifth step of adding 1 to 4 parts by weight per 100 parts by weight of a mixture of ether and polyoxyethylene lauryl ether.
상기 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르가 혼합된 혼합물 100중량부에 대하여, 계면조절제의 분산성을 향상시키기 위하여 투입하는 분산제의 사용량이 1중량부이하이면, 양자점 간의 응집현상이 나타나고, 4중량부를 초과하면 과잉 분산으로 혼합물의 혼합 조성이 불안정해질 수 있다.If the amount of the dispersant added to improve the dispersibility of the interface regulator is less than 1 part by weight based on 100 parts by weight of the mixture of polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether, aggregation between quantum dots occurs. If it exceeds 4 parts by weight, the mixing composition of the mixture may become unstable due to excessive dispersion.
이에 따라, 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르가 혼합된 혼합물 100중량부에 대하여, 투입하는 분산제의 사용양은 1~4중량부로 조절하여 투입하는 것이 바람직할 수 있다.Accordingly, it may be desirable to adjust the amount of dispersant added to 1 to 4 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture of polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether.
또한, 양자점 소재의 계면조절제의 제조에 있어서, 상기 양자점 소재의 계면조절제는 고도의 분자구조를 가진 탄소수 13의 트리데실알코올로부터 유도된 폴리옥시에틸렌트리데실에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르 혼합물 이외에 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 올레일 아민 에테르, 폴리옥시에틸렌 5 헵틸 에테르, 폴리옥시에틸렌 4 헵틸 에테르, 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르, 폴리에틸렌글리콜터트-옥틸페닐에테르 중에서 선택된 어느 1종 또는 1종 이상을 혼합하여 양자점 소재의 계면조절제로 사용할 수 있다.In addition, in the production of an interface modifier for quantum dot materials, the interface modifier for the quantum dot material is a mixture of polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether derived from tridecyl alcohol with a high molecular structure of 13 carbon atoms, and polyoxyethylene lauryl ether. One or one type selected from oxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene oleyl amine ether, polyoxyethylene 5 heptyl ether, polyoxyethylene 4 heptyl ether, polyoxyethylene nonylphenyl ether, and polyethylene glycol tert-octylphenyl ether. The above can be mixed and used as an interface modifier for quantum dot materials.
본 발명에 따른 계면조절제는 분자구조 양단에 소수성의 메틸기(CH3)와 친수성의 수산기(OH)의 형태를 동시에 가지며, 지방산 구조가 아니므로 양자점 소재의 표면 개질을 위한 액상의 용액으로 제조하여 사용하는 경우 기존의 올레산 사용에 비해 경화 불량을 상대적으로 개선시키는 기능기를 가진다. 그리고, 양자점 합성용액 제조공정 시 올레산 전구체를 대체하여 조건에 맞게 첨가함으로써 양자점 용액의 정제횟수를 줄일 수 있게된다.The surfactant according to the present invention has both a hydrophobic methyl group (CH3) and a hydrophilic hydroxyl group (OH) at both ends of the molecular structure, and since it does not have a fatty acid structure, it can be prepared and used as a liquid solution for surface modification of quantum dot materials. In this case, it has a functional group that relatively improves curing defects compared to the existing use of oleic acid. In addition, during the manufacturing process of the quantum dot synthesis solution, the number of purification times of the quantum dot solution can be reduced by replacing the oleic acid precursor and adding it according to conditions.
이에 따라, 양자점 표면 개질에 관한 제조 수율을 향상시킬 수 있게되며, 양자 효율의 감소를 효과적으로 줄일 수 있게된다.Accordingly, the manufacturing yield related to quantum dot surface modification can be improved, and the decrease in quantum efficiency can be effectively reduced.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 양자점 소재를 용액 형태로 합성하되, 양자점 소재를 내부가 비어있는 중공 실리카와 교반하여 분말 형태로 가공하거나 또는 용액상태 그대로 무기형광체를 첨가하여 경화제에 섞어 필름 또는 렌즈와 같은 고정된 형태의 중간재 가공을 통해 조명, 디스플레이 제품에 적용하여, 광학적 특성을 효과적으로 개선할 수 있게된다.In addition, according to an embodiment of the present invention, the quantum dot material is synthesized in the form of a solution, and the quantum dot material is stirred with hollow silica and processed into powder form, or an inorganic phosphor is added as is in the solution state and mixed with a curing agent to form a film or Through the processing of fixed intermediate materials such as lenses, it is possible to effectively improve optical properties by applying them to lighting and display products.
예를 들면, 리간드 치환에 따른 양자점 소재의 표면 개질 방법을 통해 합성한 양자점을 이용, 양자점 필름 형태로 중간소재를 제조한 후 양자점 필름을 조명 모듈에 적용하여 사용할 수 있다.For example, an intermediate material in the form of a quantum dot film can be manufactured using quantum dots synthesized through a method of surface modification of the quantum dot material according to ligand substitution, and then the quantum dot film can be applied to a lighting module.
또한, 리간드 치환에 따른 양자점 소재의 표면 개질 방법을 통해 합성한 양자점을 이용, 양자점 렌즈 형태의 중간소재로 제조한 후 양자점 렌즈를 조명 모듈에 적용하여 사용할 수 있다.In addition, quantum dots synthesized through a surface modification method of quantum dot material according to ligand substitution can be used to manufacture an intermediate material in the form of a quantum dot lens, and then the quantum dot lens can be applied to a lighting module.
한편, 본 발명에서 사용되는 계면조절제는 한 분자 내에 친수기와 소수기를 동시에 가진 대표적인 양친매성 화합물이 사용될 수 있다. 수용액의 표면장력 저하, 습윤, 유화, 가용화, 분산, 기포성 등의 특성을 가지며, 분자 내의 친수성-소수성 그룹사이의 상호작용에 의하여 일정한 질서를 갖게 되어 열역학적으로 안정된 콜로이드 상태의 초분자 결집체를 형성할 수 있다.Meanwhile, the interface modifier used in the present invention may be a representative amphipathic compound having both a hydrophilic group and a hydrophobic group in one molecule. It has properties such as lowering the surface tension of aqueous solutions, wetting, emulsification, solubilization, dispersion, and foaming, and has a certain order due to the interaction between hydrophilic and hydrophobic groups within the molecule, forming a thermodynamically stable colloidal supramolecular aggregate. there is.
계면조절제는 친수기의 종류에 따라서 물에 녹았을 때 음이온 또는 양이온으로 해리되는 이온성 계면조절제와 이온으로 되지 않는 비이온성 계면조절제로 분류될 수 있다. 이들 중, 비이온성 계면조절제는 친수기가 전하를 띠지 않는 계면조절제일 수 있다. 이들은 수용액에 녹아 작용기의 해리가 일어나지 않는다. 비이온성 계면조절제의 종류로는 작용기에 따라 에테르형, 에스테르형, 에스테르에테르형, 아미드형 등을 포함할 수 있다. 이들은 친수성 혹은 친유성기의 수를 조절하여 양자점 합성용액에 첨가함으로써, 리간드 치환에 의한 양자점 소재의 표면을 효과적으로 개질할 수 있게된다.Depending on the type of hydrophilic group, surfactants can be classified into ionic surfactants that dissociate into anions or cations when dissolved in water, and nonionic surfactants that do not form ions. Among these, the nonionic surfactant may be a surfactant in which the hydrophilic group is not charged. They are dissolved in aqueous solutions and dissociation of functional groups does not occur. Types of nonionic surfactants may include ether type, ester type, ester ether type, amide type, etc. depending on the functional group. By adjusting the number of hydrophilic or lipophilic groups and adding them to the quantum dot synthesis solution, the surface of the quantum dot material can be effectively modified by ligand substitution.
또한, 비이온 계면조절제는 이온 계면조절제에 비하여 낮은 임계 미세 농도와 큰 회합수, 높은 가용화력, 낮은 기포력, 비교적 경도와 전해질 농도에 덜 민감한 성질 등의 장점들을 갖는다. 비이온 계면조절제의 임계 미셀 농도는 비교적 낮아서 낮은 농도의 계면조절제를 물에 첨가하여도 계면조절제 집합체를 쉽게 형성하게 된다.In addition, non-ionic surfactants have advantages over ionic surfactants, such as low critical fine concentration, large association number, high solubilization power, low foaming power, and relatively less sensitivity to hardness and electrolyte concentration. The critical micelle concentration of the nonionic surfactant is relatively low, so even if a low concentration of the surfactant is added to water, surfactant aggregates are easily formed.
비이온 계면조절제를 이용한 반응성 계면조절제의 활용성을 높이기 위하여 카르복실산계를 첨가한 반응성 계면조절제를 제조하여 양자점 소재의 표면을 개질하는 물질로 사용할 수도 있다.In order to increase the usability of reactive surfactants using nonionic surfactants, reactive surfactants containing carboxylic acids can be prepared and used as a material to modify the surface of quantum dot materials.
또한, 비이온성 계면조절제로서 폴리옥시에틸렌 알킬에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬페닐에테르를 포함하는 폴리옥시에틸린계 계면조절제를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.Additionally, it may be preferable to use a polyoxyethylene-based surfactant including polyoxyethylene alkyl ether and polyoxyethylene alkylphenyl ether as a nonionic surfactant.
본 발명에 따라 적용이 가능한 계면조절제의 종류로는 폴리옥시에틸렌(10, 12, 18) 트리데실 에테르(Polyoxyethylene (10, 12, 18) Tridecyl Ether)를 포함하여 하기의 표 1에 기재된 메틸기, 수산기 구조를 동시에 갖는 물질들 중에서 선택하여 사용할 수 있다.Types of surface modifiers applicable according to the present invention include polyoxyethylene (10, 12, 18) tridecyl ether, and methyl and hydroxyl groups listed in Table 1 below. It can be used by selecting from materials that have both structures.
예를 들면, 폴리옥시에틸렌(10) 트리데실 에테르(Polyoxyethylene(10) Tridecyl Ether), 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르(Polyoxyethylene lauryl ether), 폴리옥시에틸렌(10) 스테아릴아민 에테르(POLYOXYETHYLENE(10) STEARYLAMINE ETHER), 폴리옥시에틸렌(10) 라우릴 에테르(POLYOXYETHYLENE(10) LAURYL ETHER), 폴리옥시에틸렌(5) 올레일 아민 에테르(POLYOXYETHYLENE(5) OLEYLAMINE ETHER), 폴리옥시에틸렌 5 헵틸 에테르(POLYOXYETHYLENE 5 HEPTYL ETHER), 폴리옥시에틸렌 4 헵틸 에테르(POLYOXYETHYLENE 4 HEPTYL ETHER), 폴리옥시에틸렌(2) 노닐페닐 에테르(POLYOXYETHYLENE(2) NONYLPHENYL ETHER), 폴리에틸렌글리콜터트-옥틸페닐에테르(Polyethylene glycoltert-octylphenyl ether)와 같이 메틸기, 수산기 구조를 동시에 갖는 물질들을 대표적인 계면조절제로 사용할 수 있다.For example, Polyoxyethylene (10) Tridecyl Ether, Polyoxyethylene lauryl ether, POLYOXYETHYLENE (10) STEARYLAMINE ETHER), POLYOXYETHYLENE(10) LAURYL ETHER, POLYOXYETHYLENE(5) OLEYLAMINE ETHER, POLYOXYETHYLENE 5 HEPTYL ETHER), POLYOXYETHYLENE 4 HEPTYL ETHER, POLYOXYETHYLENE(2) NONYLPHENYL ETHER, Polyethylene glycoltert-octylphenyl ether. Substances that have both methyl and hydroxyl structures can be used as representative surface modifiers.
상기 표 1에서 나열한 메틸기, 수산기 물질 군들의 물질 후보들은 실험결과,상기 표 1에서 나열된 순번과 같이, 리간드 치환을 통한 양자점 소재의 표면 개질용 물질로 사용한 경우 정해진 1 내지 9 순번 순서대로 양자점 리간드 치환에 따른 표면 개질 정도가 우수한 것으로 평가되었다.As a result of the experiment, the material candidates of the methyl group and hydroxyl group groups listed in Table 1 above, when used as a material for surface modification of quantum dot materials through ligand substitution, as shown in the order listed in Table 1 above, quantum dot ligand substitution in the determined order of 1 to 9 The degree of surface modification was evaluated as excellent.
투입 중량비Compared to oleic acid
Input weight ratio
양자효율
(@630nm)
When unrefined
quantum efficiency
(@630nm)
중간재
경화여부When unrefined
intermediate goods
Hardening or not
(5000Rpm, 5min)Number of additional purifications required depending on curing state
(5000Rpm, 5min)
상기 표 2는 리간드 치환을 통한 양자점 소재의 표면 개질 물질로서 폴리옥시에틸렌(10) 트리데실 에테르(Polyoxyethylene (10) Tridecyl Ether)를 사용하는 경우 올레산 대비 투입 중량비의 기준을 참고적으로 나타낸 예시이다.Table 2 above is an example showing the standards for the input weight ratio compared to oleic acid when using polyoxyethylene (10) Tridecyl Ether as a surface modification material for quantum dot materials through ligand substitution.
한편, 양자점 표면 리간드 형성에 주로 사용되는 기존의 올레산의 경우 리간드 고리 중 친수성을 가진 사슬부분은 쉘과 결합하고, 소수성을 가진 사슬부분은 외각을 향해 돌출되어 양자점 소재 간 응집을 억제함과 동시에 근거리에서 변환되는 광의 재흡수를 방지하는 역할을 하도록 하고 있지만 메틸기와 카르복실기를 동시에 가진 불포화지방산 구조로 경화제와의 가열 및 광개시 반응의 불량을 촉발하고 있다.Meanwhile, in the case of conventional oleic acid, which is mainly used to form surface ligands for quantum dots, the hydrophilic chain part of the ligand ring combines with the shell, and the hydrophobic chain part protrudes toward the outer shell, suppressing aggregation between quantum dot materials and at the same time It plays a role in preventing reabsorption of light converted from , but its unsaturated fatty acid structure, which has both a methyl group and a carboxyl group, triggers defects in heating and photoinitiation reactions with the curing agent.
그 예로 실리콘 경화제의 경우 최외각 전자수가 4개인 규소원자에 2개의 산소원자가 결합되어 있고 나머지 2개의 결합에 알킬기나 수소가 결합한 형태이며, 여기에 고순도 SiO2와 CH2Cl2의 가수분해 반응을 일으키는 경화촉진제를 10% 교반하여 열을 가해줌으로써 Muller-Rochow 반응을 일으킬 수 있게 된다.For example, in the case of silicone curing agent, two oxygen atoms are bonded to a silicon atom with four outermost electrons, and an alkyl group or hydrogen is bonded to the remaining two bonds. Here, a hydrolysis reaction of high purity SiO 2 and CH 2 Cl 2 is performed. The Muller-Rochow reaction can be caused by stirring 10% of the curing accelerator and applying heat.
올레산의 분자구조 자체는 PTE 계면조절제와 유사하지만 메틸기와 카르복실기 사슬구조를 동시에 가지는 지방산 물질이므로 열경화 시 불량이 발생되어 중간재 제작의 어려움이 있다.The molecular structure of oleic acid itself is similar to that of the PTE surfactant, but since it is a fatty acid material that has both a methyl group and a carboxyl group chain structure, defects occur during heat curing, making it difficult to manufacture intermediate materials.
이에 대하여, 본 발명에 제조되는 양자점 계면조절제는 도 4에 도시된 바와 같이, 양자점 소재의 계면조절제로 유효하게 사용될 수 있게된다.In contrast, the quantum dot interface modifier prepared in the present invention can be effectively used as an interface modifier for quantum dot materials, as shown in FIG. 4.
도 4는 분자구조 양단에 소수성의 메틸기(CH3)와 친수성의 수산기(OH)의 형태를 동시에 가지는 계면조절제에 의한 리간드 치환을 설명하는 예시이다.Figure 4 is an example illustrating ligand substitution by a surfactant that has both a hydrophobic methyl group (CH3) and a hydrophilic hydroxyl group (OH) at both ends of the molecular structure.
도 4에 도시된 바와 같이, 분자구조 양단에 소수성의 메틸기(CH3)와 친수성의 수산기(OH)의 형태를 동시에 가지는 계면조절제의 경우, 지방산 구조가 아니므로 경화 불량을 상대적으로 개선시킬 수 있으며, 이에 양자점 합성용액 제조공정 시 올레산 전구체를 효과적으로 대체할 수 있게 된다. 또한 계면조절제를 조건에 맞게 첨가함으로써 양자점 용액의 정제 횟수를 효과적으로 줄일 수 있으며, 이에 따른 양자점 소재의 가공 수율 및 양자효율의 감소를 최소화할 수 있게 된다.As shown in Figure 4, in the case of a surfactant that has a hydrophobic methyl group (CH3) and a hydrophilic hydroxyl group (OH) at both ends of the molecular structure, curing defects can be relatively improved because it does not have a fatty acid structure. Accordingly, it can effectively replace the oleic acid precursor during the quantum dot synthesis solution manufacturing process. In addition, by adding an interface modifier according to conditions, the number of purifications of the quantum dot solution can be effectively reduced, thereby minimizing the decrease in processing yield and quantum efficiency of the quantum dot material.
예를 들면, 본 발명에 따른 계면조절제를 통해 양자점 소재의 표면을 개질하고, 이를 필름형 이나 렌즈형의 형태로 중간소재로 제작하여 조명 모듈 등의 제품에 사용하는 경우, 단파장의 눈건강에 유해한 파장 예를 들면, 400-450nm의 빛을 줄이고, 유익한 파장 예를 들면 470-500nm로 변환하여 유용하게 사용할 수 있게 된다.For example, when the surface of a quantum dot material is modified using the surfactant according to the present invention, and this is manufactured as an intermediate material in the form of a film or lens and used in products such as lighting modules, short wavelengths harmful to eye health are produced. Light of a wavelength, for example, 400-450 nm, can be reduced and converted to a beneficial wavelength, for example, 470-500 nm, so that it can be usefully used.
특히 LED 조명에서 발광하는 청색광 영역 중 400~470nm 파장의 경우 진청색 계열로 조명의 효율에 직접적으로 관여되는 부분으로서 진청색 파장이 인체의 안구에 지속적으로 노출될 경우 망막손상 및 각성효과로 인한 생체리듬 불안정의 악영향이 있지만, 본 발명에 따른 계면조절제를 통해 표면 개질을 거친 양자점 소재의 경우 480nm의 연청색 파장을 섞어 조명에서 나오는 진청색의 광특성을 효과적으로 조절할 수 있게된다.In particular, the 400-470 nm wavelength range of blue light emitted from LED lighting is a dark blue color, which is directly related to the efficiency of lighting. When dark blue wavelengths are continuously exposed to the human eye, circadian rhythm instability occurs due to retinal damage and arousal effects. Although there is a negative effect, in the case of quantum dot material that has undergone surface modification through the surfactant according to the present invention, the light blue wavelength of 480 nm can be mixed to effectively control the dark blue optical characteristics emitted from lighting.
다만 양자점 소재의 경우 크기가 작아지면 가시광선 영역에서 청색에 가까운 빛을 내나 오히려 개별 구성입자에서 노출되는 표면적은 넓어지게 되는데 이때 노출되는 표면의 결함이 많을수록 양자 효율의 감소가 늘어나게 되어 청색광 양자점 소재는 오래 제 성능을 유지하기 어렵다는 난제를 가지고 있다.However, in the case of quantum dot materials, as their size decreases, they emit light closer to blue in the visible light range, but the surface area exposed by individual constituent particles increases. At this time, the more defects on the exposed surface, the greater the decrease in quantum efficiency, so blue light quantum dot materials The problem is that it is difficult to maintain proper performance for a long time.
실제로 지금까지 개발된 대부분의 청색광 양자점 소재는 광도의 유지시간이 5분정도로 안정성과 효율에 취약한 결과가 보고되고 있는 바, 본 발명에 따른 계면조절제를 이용하는 양자점 소재의 표면 개질 방식은, 코어/쉘에서 외부로 노출되는 환경의 표면개질로, ZnSe의 쉘 구조의 변경 및 길이가 긴 리간드와 짧은 리간드가 혼재하는 공정을 적용함으로써 보다 안정적이고 높은 효율의 480nm 연청색 영역의 양자점 제작이 가능하며, 이에 따라 조명 광특성 뿐 아니라 차세대 광 전자소자의 개발에도 유효하게 적용될 수 있다.In fact, most blue light quantum dot materials developed so far have been reported to have a luminous intensity retention time of about 5 minutes, which results in poor stability and efficiency. The surface modification method of quantum dot materials using a surfactant according to the present invention is core/shell. By modifying the surface of the environment exposed to the outside, changing the shell structure of ZnSe and applying a process in which long and short ligands are mixed, it is possible to produce more stable and highly efficient quantum dots in the 480nm light blue region. It can be effectively applied not only to lighting optical characteristics but also to the development of next-generation optoelectronic devices.
또한, 본 발명에 따라 개질 제조된 양자점 소재는 표면 개질을 통해 보다 개선된 리간드 구조를 가짐으로써, 분산성을 개선시키고 양자점 간의 응집현상을 방지함으로써 보다 높은 양자효율과 안정성을 가질 수 있다.In addition, the quantum dot material modified according to the present invention has a more improved ligand structure through surface modification, thereby improving dispersibility and preventing aggregation between quantum dots, thereby enabling higher quantum efficiency and stability.
또한, 용액 형태로 합성된 양자점 소재를 내부가 비어있는 중공 실리카(Hollow Silica)와 교반하여 분말 형태로 가공하거나 혹은 용액상태 그대로 무기형광체를 소량 첨가하여 경화제에 섞어 필름 혹은 렌즈와 같은 고정된 형태의 중간재 가공을 통해 조명, 디스플레이 등의 제품에 적용함으로써 광학적 특성을 효과적으로 개선시킬 수 있다.In addition, the quantum dot material synthesized in solution form can be processed into powder form by stirring it with hollow silica, or by adding a small amount of inorganic phosphor as it is in solution and mixing it with a curing agent to form a fixed form such as a film or lens. Optical properties can be effectively improved by applying intermediate materials to products such as lighting and displays.
또한, 본 발명은, 리간드 치환에 따른 양자점 소재의 표면 개질 방법을 통해 개질된 양자점 소재를 광원 모듈에 적용하는 경우, 합성광의 상관 색온도가 2700K 이상 7100K 이하로 용이하게 조절할 수 있게된다. 그리고, 합성광의 분광 분포가 400nm~460nm의 파장 영역에 제1 극대치를 가지는 광원을 조성할 수 있게 되며, 470nm~780nm의 파장 영역에 제1 극소치를 가지는 광원을 조성할 수 있게된다.In addition, in the present invention, when applying a quantum dot material modified through a surface modification method of a quantum dot material according to ligand substitution to a light source module, the correlated color temperature of the synthetic light can be easily adjusted to 2700K or more and 7100K or less. In addition, it is possible to create a light source whose spectral distribution of synthetic light has a first maximum in the wavelength range of 400 nm to 460 nm, and to create a light source that has a first minimum in the wavelength range of 470 nm to 780 nm.
또한, 광원 모듈은 파장 변환 재료가 제1 고체 발광 소자로부터의 광에 의해 여기되고 발광 스펙트럼이 440nm~480nm의 파장 영역에 피크 파장을 가지며 40 nm~70nm의 범위 반치폭을 가지는 청색 형광체와 제1 고체 발광 소자로부터의 광에 의해 여기되고 발광 스펙트럼이 500nm~540nm의 파장 영역에 피크 파장을 가지며 20 nm~40nm의 범위 반치폭을 가지는 청록 색형광체와 황색 형광체와 적색 형광체를 포함하는 조명 모듈로 제조될 수 있다.In addition, the light source module includes a blue phosphor and a first solid, wherein the wavelength conversion material is excited by light from the first solid light emitting element and the emission spectrum has a peak wavelength in the wavelength range of 440 nm to 480 nm and a half width in the range of 40 nm to 70 nm. It can be manufactured as a lighting module containing blue-green phosphor, yellow phosphor, and red phosphor that is excited by light from a light-emitting device and has an emission spectrum with a peak wavelength in the wavelength range of 500 nm to 540 nm and a full width at half maximum in the range of 20 nm to 40 nm. there is.
또한, 본 발명의 광원 모듈에 있어서는 광원색이 주광색이면서도 생체의 멜라토닌 분비 억제 효과의 향상을 도모하는 것이 가능하며 피부 외관의 좋은 점 및 연색성 향상을 도모하는 것이 가능할 수 있다.Additionally, in the light source module of the present invention, while the light source color is daylight, it is possible to improve the effect of suppressing melatonin secretion in the living body, and to improve skin appearance and color rendering.
또한, 본 발명에 따른 광원 모듈은 출사광과 합성광은 상관 색온도가 2700K 이상 7100K 이하로 조절될 수 있으며, 광원색이 주광색이면서도 생체의 멜라토닌 분비 억제 효과의 향상을 도모하는 것이 가능하고 피부 외관의 좋은 점 및 연색성 향상을 도모하는 것이 가능할 수 있다.In addition, the light source module according to the present invention can adjust the correlated color temperature of the emitted light and synthetic light to between 2700K and 7100K, and while the light source color is daylight, it is possible to improve the effect of suppressing melatonin secretion in the living body and improve the appearance of the skin. It may be possible to improve dots and color rendering.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 개질된 양자점 소재를 활용하는 LED조명용 양자점 광학부재가 적용된 LED 조명 스펙트럼을 나타낸 예시이다.Figure 5 is an example showing the LED lighting spectrum to which a quantum dot optical member for LED lighting using a modified quantum dot material according to an embodiment of the present invention is applied.
도 5에 도시된 바와 같이, 개질된 양자점 소재를 활용하는 LED조명용 양자점 광학부재가 적용된 LED 조명에서 나오는 파장은 각각의 영역별로 인체 및 조명의 특성에 기인하는 고유한 역할을 가지게 되며, 이를 위해 인체에 부정적인 코발트 블루(Covalt Blue) 파장은 광변환 소재가 적용된 필름/렌즈를 이용하여 파장을 감소시키는 한편, 조명 모듈 내 LED 빛의 발광경로에 광변환 소재를 적용함으로써 광치료 및 효율증대, 색편차 개선, 연색지수 증가를 위한 최적 조건을 도출하여 LED 조명 특성을 간단히 개선시킬 수 있다.As shown in Figure 5, the wavelength emitted from LED lighting using quantum dot optical members for LED lighting using modified quantum dot materials has a unique role due to the characteristics of the human body and lighting in each area, and for this purpose, the human body Negative cobalt blue wavelengths are reduced using films/lenses with photoconversion materials, while applying photoconversion materials to the luminous path of the LED light within the lighting module improves phototherapy and efficiency, and improves color deviation. , LED lighting characteristics can be easily improved by deriving the optimal conditions for increasing the color rendering index.
예를 들면, 인체의 안구는 자연광에 익숙하기 때문에, 낮은 연색지수의 조명에 조사된 물체를 지속적으로 관찰할 경우 눈의 피로와 이질감을 동반하게 된다. 연색지수는 태양광과 백열전구에서는 100에 가까운 특성을 가진 반면, 형광등은 60~80, LED 조명은 80~85 정도가 일반적인 연색지수의 특성으로 알려져 있으며, Red 파장대역의 광변환 소재를 이용하여 일반 연색지수를 구성하는 기본색상을 보강함으로써 특성을 개선시킬 수 있다.For example, since the human eye is accustomed to natural light, continuous observation of an object illuminated with low color rendering index light causes eye fatigue and a sense of strangeness. The color rendering index is known to be close to 100 for sunlight and incandescent light bulbs, while 60 to 80 for fluorescent lights and 80 to 85 for LED lights are known to be typical color rendering index characteristics, and light conversion materials in the red wavelength band are used. Characteristics can be improved by reinforcing the basic colors that make up the general color rendering index.
도 6은 U'-V' 영역의 색좌표 내에 설정된 맥아담 타원 및 사각형 그래프의 예시이다.Figure 6 is an example of MacAdam's elliptical and square graphs set within the color coordinates of the U'-V' region.
도 6에 도시된 바와 같이, 일반적인 LED PKG의 경우, ANSI(American National Standards Institute) C78.377의 색편차 기준에 맞게 색온도별 랭크(rank)가 분류되어 생산되어지나 이를 PCB와 조명 모듈에 부착하는 과정에서, 광경로 상의 하우징 도색 및 보호필름으로 인해 색좌표가 변화되는 현상이 발생하게 된다.As shown in Figure 6, in the case of a general LED PKG, it is produced with ranks classified by color temperature in accordance with the color deviation standard of ANSI (American National Standards Institute) C78.377, but it is attached to the PCB and lighting module. In the process, the color coordinates change due to the housing paint and protective film on the optical path.
본 발명에 따라 제조된 양자점 소재를 적용하는 경우, 동일 색온도상의 색감을 통일하도록 광을 제어할 수 있다. 예를 들면 양자점 소재를 적용, 흑체곡선 주변으로 각 표준광원의 색온도 별로 중심 색좌표를 위치시킴으로써, 사각형(Quadrangle) 또는 맥아담 타원(MacAdam Ellipse)의 규격을 통해 화이트 밸런스(White Balance)에 가까운 색감의 조명을 구현할 수 있게 된다.When applying the quantum dot material manufactured according to the present invention, light can be controlled to unify the color at the same color temperature. For example, by applying quantum dot material and locating the central color coordinates for each color temperature of each standard light source around the black body curve, color close to white balance can be achieved through the specifications of a quadrangle or MacAdam ellipse. Lighting can be implemented.
( (허용범위)±275 k
( (allowable range)
(고연색성) +8.6
(High color rendering)
420-460nmRetinal harmful wavelength
420-460nm
(20% 감소)-196.73mw
(20% reduction)
470-490nmHormone secretion wavelength
470-490nm
(26%증가)+75mw
(26% increase)
상기 표 3은 기존 LED 조명과 양자점 필름이 적용된 양자점 적용 조명기구를 색온도 4000K 기준으로 시험한 비교 결과이다.Table 3 above shows the comparison results of testing existing LED lighting and quantum dot-applied lighting equipment with quantum dot film based on a color temperature of 4000K.
상기 표 3에서 비교되는 바와 같이 기존 조명과 양자점 적용 조명기구는 색온도, 연색성, 광효율 및 망막유해파장 그리고 호르몬분비파장에서 유의미한 차이가 발생되고, 이에 따라 양자점 적용 조명기구는 비교되는 기존 조명기구에 비해 기능적으로 우수한 조명으로 평가되었다.As compared in Table 3 above, there is a significant difference between existing lighting and quantum dot-applied lighting fixtures in color temperature, color rendering, light efficiency, retinal harmful wavelength, and hormone secretion wavelength, and accordingly, quantum dot-applied lighting fixtures are compared to the existing lighting fixtures compared. It was evaluated as functionally excellent lighting.
(허용범위)±275 k
(allowable range)
420-460nmRetinal harmful wavelength
420-460nm
(3.6% 감소)-92.1mw
(3.6% decrease)
470-490nmHormone secretion wavelength
470-490nm
(38.4%증가)+244.21mw
(38.4% increase)
상기 표 4는 기존 LED 조명과 양자점 필름이 적용된 양자점 적용 조명기구를 색온도 5000K 기준으로 시험한 비교 결과이다.Table 4 above shows the comparison results of testing existing LED lighting and quantum dot-applied lighting equipment with quantum dot film based on a color temperature of 5000K.
상기 표 4로 비교되는 바와 같이 기존 조명과 양자점 적용 조명기구는 색온도, 연색성, 광효율 및 망막유해파장 그리고 호르몬분비파장에서 유의미한 차이가 발생되고, 이에 따라 양자점 적용 조명기구는 비교되는 기존 조명기구에 비해 기능적으로 우수한 조명으로 평가되었다.As compared in Table 4 above, there is a significant difference between existing lighting and quantum dot-applied lighting fixtures in color temperature, color rendering, light efficiency, retinal harmful wavelength, and hormone secretion wavelength, and accordingly, quantum dot-applied lighting fixtures are compared to the existing lighting fixtures compared. It was evaluated as functionally excellent lighting.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 양자점 소재의 합성 단계에서 표면 리간드 형성을 위해 사용되고 있는 올레산을 OH 수산기를 가지는 계면조절제로 대체함으로써 보다 안정된 소재의 합성 및 중간재 공정을 효과적으로 확보할 수 있는 이점이 있다.As such, according to the present invention, there is an advantage in effectively securing a more stable material synthesis and intermediate material process by replacing oleic acid, which is used to form surface ligands in the synthesis step of quantum dot materials, with an interface modifier having an OH hydroxyl group.
또한, 본 발명에 따르면, 소수성의 CH3 메틸기와 친수성의 OH 수산기의 화학구조를 동시에 가진 계면조절제 물질을 양자점 합성용액에 첨가함으로써 리간드 치환으로 양자점 소재의 표면을 효과적으로 개질할 수 있는 이점이 있다.In addition, according to the present invention, there is an advantage in that the surface of the quantum dot material can be effectively modified by ligand substitution by adding a surface modifier material having the chemical structure of a hydrophobic CH 3 methyl group and a hydrophilic OH hydroxyl group to the quantum dot synthesis solution.
이상, 설명된 바와 같이, 본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나 실시 예로 한정되지 않으며 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있으며 수정과 변형이 이루어진 것은 본 발명의 기술 사상에 포함된다.As described above, the present invention has been described with reference to an embodiment shown in the drawings, but is not limited to the embodiment and can be implemented with modifications and variations without departing from the gist of the present invention. This is included in the technical idea of the present invention.
100: 코어(Core) 110: 쉘(Shell)
120: 리간드(Ligand)
100: Core 110: Shell
120: Ligand
Claims (10)
상기 양자점 소재의 합성 단계에서, 표면 리간드 형성을 위해 OH 수산기를 가지는 계면조절제를 사용하여 양자점 소재의 표면을 개질하되, 상기 양자점 소재의 계면조절제는, 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르(Polyoxyethylenel Tridecyl Ether)와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르(Polyoxyethylene lauryl ether)를 1:1의 중량비로 혼합하는 제1 단계; 상기 제1 단계에서 혼합된 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르 혼합물에 입자 침전을 억제하기 위한 분산제를 첨가하되, 상기 분산제는 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르의 분산 효율을 위해 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르의 브랜딩이 완료된 이후에 투입하는 제2 단계; 상기 제1 및 제2 단계를 거친 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르 혼합물에 가교제로서 실리콘 오일을 첨가하는 제3 단계; 및 촉매제로서 디메틸에탄올아민, 디메틸시클로아민 중 어느 하나의 아민계 촉매를 첨가제로 투입하는 제4 단계;를 순차적으로 수행하여 상기 계면조절제를 제조, 사용하는 것을 특징으로 하는 양자점 소재의 표면 개질 방법.In the method of modifying the surface of the quantum dot material through ligand substitution in the synthesis step of the quantum dot material,
In the step of synthesizing the quantum dot material, the surface of the quantum dot material is modified using an interface modifier having an OH hydroxyl group to form a surface ligand, and the interface modifier of the quantum dot material is polyoxyethylenel tridecyl ether and A first step of mixing polyoxyethylene lauryl ether at a weight ratio of 1:1; A dispersant to suppress particle precipitation is added to the mixture of polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether mixed in the first step, wherein the dispersant is a mixture of polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether. A second step of adding polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether after branding is completed for dispersion efficiency; A third step of adding silicone oil as a crosslinking agent to the mixture of polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether that has undergone the first and second steps; and a fourth step of adding an amine-based catalyst such as dimethylethanolamine or dimethylcycloamine as an additive as a catalyst. A method for modifying the surface of a quantum dot material, characterized in that the surfactant is manufactured and used by sequentially performing the steps.
상기 제3 단계에서, 상기 실리콘 오일의 투입에서, 실리콘 오일의 사용량은 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르가 혼합된 혼합물 100중량부에 대하여 0.1중량부를 투입하는 것을 특징으로 하는 양자점 소재의 표면 개질 방법.According to claim 1,
In the third step, when adding the silicone oil, the amount of silicone oil used is 0.1 part by weight based on 100 parts by weight of the mixture of polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether. A method of surface modification of a material.
상기 제4 단계에서, 상기 아민계 촉매의 투입에서, 아민계 촉매의 사용량은 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르가 혼합된 혼합물 100중량부에 대하여 2~4중량부를 투입하는 것을 특징으로 하는 양자점 소재의 표면 개질 방법.According to claim 1,
In the fourth step, when adding the amine-based catalyst, the amount of the amine-based catalyst used is 2 to 4 parts by weight based on 100 parts by weight of the mixture of polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether. A method for modifying the surface of a quantum dot material, characterized by:
상기 제4 단계 이후, 분산제를 투입하여 양자점 간의 응집현상을 줄이고 분산성을 향상시키도록 계면조절제를 제조하되, 상기 분산제의 사용량은 폴리옥시에틸렌 트리데실 에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르가 혼합된 혼합물 100중량부에 대하여 1~4중량부를 투입하는 제5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 양자점 소재의 표면 개질 방법.According to claim 1,
After the fourth step, a dispersant is added to prepare an interface regulator to reduce aggregation between quantum dots and improve dispersibility, and the amount of the dispersant used is a mixture of polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether. A fifth step of adding 1 to 4 parts by weight per 100 parts by weight. A method of modifying the surface of a quantum dot material, comprising:
상기 양자점 소재의 계면조절제는 고도의 분자구조를 가진 탄소수 13의 트리데실알코올로부터 유도된 폴리옥시에틸렌트리데실에테르와 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르 혼합물 이외에 폴리옥시에틸렌 올레일 아민 에테르, 폴리옥시에틸렌 5 헵틸 에테르, 폴리옥시에틸렌 4 헵틸 에테르, 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르, 폴리에틸렌글리콜터트-옥틸페닐에테르 중에서 선택된 어느 1종 또는 1종 이상을 혼합하여 양자점 소재의 계면조절제로 사용하는 것을 특징으로 하는 양자점 소재의 표면 개질 방법.According to claim 1,
The interface modifier for the quantum dot material is a mixture of polyoxyethylene tridecyl ether and polyoxyethylene lauryl ether derived from tridecyl alcohol with a high molecular structure of 13 carbon atoms, as well as polyoxyethylene oleyl amine ether and polyoxyethylene 5 heptyl. A quantum dot material characterized in that one or more types selected from ether, polyoxyethylene 4-heptyl ether, polyoxyethylene nonylphenyl ether, and polyethylene glycol tert-octylphenyl ether are used as an interface modifier for quantum dot materials. Surface modification method.
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Legal Events
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| GRNT | Written decision to grant |